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Drehkolbenbrennkraftmaschine Es sind Drehkolbenbrennkraftmaschinen
bekannt, die aus einer konzentrischen Gruppe von in einem Zylinderring angeordneten
Zylindern und einer entsprechenden Anzahl von Kolben bestehen und bei denen die
Zylinder und die Kolben um eine gemeinsame Achse in derselben Richtung so drehbar
sind, daß eine relative Hinundherbewegung zwischen jedem Kolben und seinem Zylinder
stattfindet. Bei Motoren dieser Art werden die verschiedenen Takte des Verbrennungskreislaufes
gleichzeitig in verschiedenen Zylindern der Gruppe ausgeführt, und die angegebene
relative Hinundherbewegung wird erhalten, indem eine der Einheiten während des Arbeitshubes
des Motors festgehalten wird, wozu selbsttätig wirkende Sperrvorrichtungen vorgesehen
sind.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines verbesserten Verbrennungsmotors
der angegebenen Art, dessen Leistungsfähigkeit mit Bezug auf seine Abmessungen und
Gewichte wesentlich höher ist als bei den bisher bekannten Maschinen. Dieser Zweck
wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung erreicht, bei der auf beiden Seiten jedes
Kolbens- abwechselnd Zündungen stattfinden, wobei auf einer Seite der Kolben Arbeitshübe
des Zylinderringes und auf der anderen Seite der Kolben nicht Kraft abgebende Hilfshübe
der Kolben erzeugt werden. Diese letzteren dienen erfindungsgemäß dazu, die beiden
Einheiten in ihre relative Stellung zueinander zurückzubringen, die sie bei Beginn
der Arbeitshübe einnehmen.
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Bei den Maschinen nach der Erfindung fallen sämtliche mechanischen
Verbindungen zwischen den beiden sich drehenden Ein-. heiten weg, was eine Gewichtsverminderung
der Maschine mit sich bringt und außerdem bedeutende Fehlerquellen der Maschine
ausschaltet, da die mechanische Verbindung zwischen den beiden sich drehenden Teilen
bei Maschinen der vorliegenden Art bisher eine ziemlich verwickelte Einrichtung,
bestehend aus Zahnrädern, Hebeln u. dgl., erforderte. Durch den Wegfall dieser Einrichtungen
werden auch die Reibungsverluste geringer, was ebenfalls den Wirkungsgrad der Maschine
erhöht.
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Es sind Drehkolbenbrennkraftmaschinen bekannt, bei denen zwischen
den sich drehenden Teilen besondere Getriebe nicht vorhanden sind. Dabei handelt
es sich aber üm Maschinen mit feststehendem Zylinder, in dem sich zwei Kolbenpaare
relativ zueinander bewegen. Die Rückführung dieser Kolbenpaare in ihre Anfangsstellung
erfolgt dabei nur durch ihr eigenes Drehmoment. Eine derartige Einrichtung ergibt
aber kein zuverlässiges Arbeiten, da die Rückkehr der Kolbeneinheiten von der Größe
der erzeugten Explosionskraft abhängt, die bei geringer Belastung der Maschine zu
klein sein kann, um das erforderliche Drehmoment entgegen dem Verdichtungswiderstand
zu erzeugen.
Die Bemessung und Verteilung der Masse des Zylinderringes
und der Kolben wird zweckmäßig so vorgenommen, daß der Zylinderring ein wesentlich
größeres Trägheitsmoment besitzt als die Kolben. Dadurch wird erreicht, daß die
Drehung des Zylinderringes gleichmäßig erfolgt.
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Die Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Maschine, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
zum Antrieb eines Luftfahrzeuges dient.
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Es zeigen: Fig. i eine Axialansicht der Drehkolbenbrennkraftmaschine,
bei dem verschiedene Zylinder zwecks Darstellung der Kolben weggebrochen sind, Fig.2
einen Mittellängsschnitt nach Linie II-11 durch den in Fig. i gezeigten Motor und
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. i und 2 durch einen der Kolben
und durch die Enden zweier benachbarter Zylinder.
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Der Verbrennungsmotor besteht aus einem Zylinderring mit einer Gruppe
von zwölf Zylindern, von denen sich drei in jedem. Viertel des Ringes befinden.
Der Zylinderring besteht aus zwei Hälften i und 2, von denen jede die Form eines
hohlen Ringes "hat. Die beiden Hälften sind mittels eng im Abstand voneinander angeordneter
Bolzen 3 miteinander verbunden, die durch Flansche am äußeren Umfang der Hälften
1, 2 hindurchgehen. Wie in Fig.2 gezeigt ist, hat der ringförmige Hohlraum zwischen
den beiden Zylinderhälften 1, 2 einen kreisförmigen Querschnitt. Rings in diesem
Hohlraum sind in regelmäßigen Abständen voneinander zwölf radiale Querwände 5 angeordnet,
die mittels Bolzen am Gehäuse befestigt sind. Diese Querwände haben mit den Wänden
der Zylinderhälften eine gasdichte Passung und bilden mit den beiden Hälften vereinigt
eine Gruppe von konzentrisch aneinandergeordneten bogenförmigen Zylindern. Die Maschine
ist um eine feststehende Achse 7 drehbar.
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Auf der Achse 7 ist eine in derselben Richtung wie die Zylinder drehbare
Scheibe 8 angeordnet. Der äußere Umfangsrand dieser Scheibe befindet sich, wie Fig.
2 zeigt, zwischen den Innenumfangsrändern der beiden Zylinderhälften 1, 2. An den
Rändern der Zylinderhälften 1, 2 sind zwecks Vergrößerung der Berührungsfläche dieser
Ränder mit der Scheibe 8 Flanschen 9 vorgesehen, da ein Gasdurchtritt durch diese
Flächen entweder zum oder vom Innern der Zylinder vermieden werden muß. Zu diesem
Zweck sind Dichtungsmittel,--beispielsweise eine Reihe konzentrischer Dichtungringe
io, zwischen den genannten Flächen vorgesehen. Am Umfang der Scheibe 8 sind zwölf
Kolben ii in gleichem Abstand voneinander entfernt angebracht. Je ein Kolben befindet
sich in einem Zylinder des Zylinderringes.
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Der Zylinderring hat zwei Sätze hohler radialer Speichen 12, 13, die
von auf der festen Welle 7 drehbaren Naben 1q., 15 ausgehen. Die Außenenden dieser
Speichen sind mit seitlichen Abzweigungen des Zylinderringes verbunden und bilden
mit diesem ein Ganzes.
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Die feststehende Achse 7 ist hohl und nimmt eine Leitung 16 für den
in den Zylindern zu verbrennenden vergasten Brennstoff auf. Die Leitung 16 führt
den Brennstoff zu einem ringförmigen Einführungsabzweigrohr 17, das sich rings der
Innenwand der Achse 7 in der Hauptebene der Nabe 15 erstreckt.
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Das Rohr 17 hat in seiner Außenwand Auslaßkanäle 18; die mit einem
ringförmigen Kanal i 9 der Nabe 15 in Verbindung stehen. Der Kanal 19 ist
wieder mit dem Inneren der hohlen Speichen 13 verbunden. Das Innere dieser Speichen
steht am äußeren Ende mit Brennstoffkanälen 2o der hinteren von dem Zylinderring
sich erstreckenden Seitenabzweigungen (rechts in Fig.2) in Verbindung.
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In den hinteren Seitenabzweigungen sind Einlaßventile 21 angeordnet,
die die Zuleitung des Gasgemisches von den Kanälen 2o der Abzweigungen zu den Räumen
zwischen den Querwänden 5 und den Kolben i i an jeder Seite derselben regeln.
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Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat jede seitliche Einlaßabzweigung zwei
Kanäle 2o, die durch zwei Einlaßventile 21 gesteuert werden. Das Gasgemisch wird,
nachdem es am Ventil ei vorbeigeführt worden ist, in jedem Fall unmittelbar mittels
eines Einlaßkanales 22 in den Zylinder geleitet.
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Die auf der anderen Seite des Zylinderringes befindlichen seitlichen
Abzweigungen dienen zur Ableitung der verbrauchten Gase. Sie haben innen Auslaßkanäle
z3, die mit Auslaßkanälen 24 in den- Wänden der Zylinder verbunden sind. Diese Auslaßkanäle
23 werden getrennt durch Auslaßventile 25 gesteuert. Die verbrannten Gase treten,
nachdem sie an den Ventilen 2@5 vorbeigeführt worden sind, in Auslaßabzweigrohre
26. Von den Enden dieser Abzweigrohre werden sie durch Kanäle 27 in das Innere hohler
Luftschraubenflügel28 geleitet, die am Umfang des Zylinderringes ,angebracht sind
und die in ihren Flächen in der Nähe ihrer Außenenden mit der Luft in Verbindung
stehende Auslaßöffnungen 29 haben.
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Die Ein- und Auslaßventile 21, 25 werden in Abhängigkeit voneinander
und von der relativen Hinundherbewegung der Kolben 'i i
und der
Zylinder gesteuert. Die nicht gezeigte Steuerungsvorrichtung kann in irgendeiner
zweckdienlichen Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann sie aus Steuerscheiben
bestehen, die mit Schuhen oder Rollen am inneren Ende der Ventilspindel zusammenarbeiten.
Die Ventile können auch elektromagnetisch betätigt werden. Die Elektromagnete sind
hierbei so angeordnet, daß sie die verschiedenen Ventile in bestimmter Zeitfolge
gegen ein nachgiebiges Mittel anheben, das immer bestrebt ist, sie zu schließen.
Die Elektromagnete sind mit einem Drehschalter verbunden, der durch den Motor in
Übereinstimmung mit den Bewegungen des Zylinderringes und der Kolben angetrieben
wird.
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Um die relative Hinundherbewegung der Kolben in ihren Zylindern zu
erhalten, sind die beiden Einheiten mit Sperrvorrichtungen versehen, die ihre Rückwärtsdrehung
verhindern, wenn die ihren Zündhub ausführende Einheit sich vorwärts bewegt.
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Die Sperrvorrichtungen können in irgendeiner zweckdienlichen Weise
ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführung bestehen sie bei jeder Einheit aus
einer Scheibe 3o bzw. 31, die auf der Achse 7 festsitzt. Mit dem Umfang dieser Scheibe
arbeitet eine Anzahl Keilsperren 32 zusammen, die normalerweise mit dem Umfang der
Scheibe 3o bzw. 31 durch Druckfedern 33 in leichter Reibungsanlage gehalten werden.
Es sind zwei Sätze solcher Sperren 32 vorhanden. Der eine Satz arbeitet mit der
Scheibe 30 und der andere Satz mit der Scheibe 31 zusammen. Der Satz, welcher
mit der Scheibe 30 zusammenarbeitet, ist an .der Hinterfläche der Kolbenscheibe
8 mit dieser drehbar befestigt. Der andere Satz ist an den radialen Speichen 12
des Zylinderringes angebracht. Die beiden Sätze der Sperren 32 verhindern die Rückwärtsdrehung
der Teile, an denen sie befestigt sind, indem sie die relative Drehung der Drehzapfen
der Sperren und der Scheibe 3o bzw. 31 nur in einer Richtung, nämlich in Richtung
des Drehsinnes der Maschine, gestatten.
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Die Sperren verhindern in jedem Augenblick die entgegengesetzte Drehung,
indem sie sich auf dem Umfang der Scheiben 3o bzw. 31 festkeilen. Der Umfang der
Scheiben ist, wie gezeigt, in der Umfangsrichtung genutet, um die wirksame Fläche
der Sperren zu vergrößern.
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Der Verbrennungsmotor hat einen Zündmagneten 34 und eine Schmierpumpe
35, die durch ein Zahnrad 36 angetrieben werden, das sich mit der Nabe 15 dreht
und mit Zahnrädern 37, 38 kämmt, die fest auf der Spindel des Magnetzünders 34 bzw.
der Welle der Pumpe 35 angeordnet sind.
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Der Verbrennungsmotor hat, wie üblich, Zündkerzen. Diese Kerzen
39 sind in den Zylinderwänden eng an den die Zylinder trennenden Querwänden
5 angeordnet. Die elektrischen Leitungen sind von den Kerzen nach unten zum Innern
der feststehenden Welle 7 mittels der hohlen Speichen 12 und Rohre q.o geführt,
von denen sie längs der Achse 7 zum Verteiler des Magnetzünders gezogen sind.
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Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, arbeitet
der Motor nach dem Viertaktverfahren. Die Hübe des Zylinderringes relativ gegenüber
den Kolben sind die Arbeitshübe, und die Hübe der Kolben relativ gegenüber dem Zylinderring
die Hilfshübe, d. h. die Hübe, die dazu dienen, die beiden Einheiten in ihre anfängliche
Arbeitshubzündstellung zurückzuführen.
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Wie die Zeichnung zeigt, besitzt der Zylinderring eine wesentlich
größere blasse als die Gesamtheit der Kolben. Dies ist ein wichtiges Merkmal; denn
das Übergewicht des Zylinderringes über die Kolben ergibt eine Schwungradwirkung
bei der Drehung der Teile mit dem Ergebnis, daß, wenn das Übergewicht ausreichend
ist, die Drehung des Zylinderringes im wesentlichen gleichmäßig erfolgt. Die Kolben
führen hierbei ihre Hinundherbewegung relativ zum Zylinderring aus, indem sie sich
-abwechselnd schneller oder langsamer als der Zylinderring bewegen.